煤化工濃鹽水及結晶鹽處理技術探討

孫澤淵

(山西能源學院，山西 太原 030600)

我國煤炭資源主要集中在西北地區，所以我國的煤化工的工程也在該地區。新型的煤化工對水的需求量非常大，數據線數平均每噸煤轉化需要2.5噸的水。但是在西北地區的資源又十分緊缺。這就要求我們要回收企業廢水和生活污水。實現水的循環利用，這就要求我們工業實現廢水的零排放目標。煤化工廢水的處理技術就是發展煤化工行業的關鍵[1]。

1 煤化工濃鹽水的特點及處理工藝

1.1 濃鹽水特點

我們現在使用的廢水處理技術，在應用的項目上看，工業廢水的回收率非常低。并且其中的濃鹽水需要處理的量還非常多，處理流程如圖1所示。煤化工中的濃鹽水具有兩個特點，一個是其中的含鹽量大，另一個特點是有機物濃度高[2]。但濃鹽水的處理技術要求高，投入的成本大。所以我們一般情況下膜濃縮技術來處理，大幅度的降低濃鹽水量，減輕流程后端處理壓力，減少運行費用的支出。其詳細數值見表1。

表1 煤化工濃鹽水成分

圖1 煤化工廢水處理流程

1.2 濃鹽水的處理工藝

1.2.1 濃鹽水的膜濃縮技術

膜濃縮技術是對傳統技術的改革，具有效率高的特點，其能夠達到定向分離，實現濃縮的目標。與以往老式的加熱濃縮相比，它對能源的消耗更低，對溫度的要求不高，對產品的影響也不大。濃鹽水經過膜濃縮技術后，其中鹽的含量在6×104～8×104mg/L。降低了后期蒸發器的規模，減小工程的投入資金壓力[3]。

(1)納濾膜濃縮工藝

該技術和比反滲透分離技術的操作簡單、對能源的消耗小截留多價離子、部分一價離子和分子量為200～1000的有機物。該技術是減小了反滲透膜技術的脫鹽壓力，并且脫鹽率遠超其他技術的平均水平。唯一不足的是需要確定該技術在濃鹽水處理的有效性[4]。

(2)正滲透工藝

最近幾年發展最為迅速的是正滲透技術。該技術的原理是半透膜兩側的滲壓差。讓溶液中的水分子從低離子濃度流一側流向高離子濃度一側，溶液中的其他分子和例子無法半透膜，達到目標的過程[5]。整個過程能夠實現抗污染，水回收率大概在九成以上。如果能夠選擇合適的驅動液，我們甚至有可能析出鹽，真正的達到廢水零排放的目標。并且該技術的投入和運行成本并不高。

1.2.2 濃鹽水的蒸發技術

(1)自然蒸發

自然蒸發技術使用時必須滿足的條件。第一個條件就是要求工作時的氣候必須適中。第二個條件是使用時的蒸發場地必須要達到一定的規模。而我國的煤炭資源聚集地的西北區域正好是環境干燥，地域遼闊，降雨量也遠遠小于其他的其他地域[6]。在該地域的許多煤化工項目都是建立蒸發塘，對煤化工的廢水進行蒸發。廢水在流程的前端處理后必定會遺留下濃鹽水，在蒸發塘的設計上，我們必須安裝雙人工襯層，這樣無疑加大了資金單投入。如果在審計上不合理，就會造成潰壩事件和偷排的不良情況發生。所以大家對此項技術一直不同看法[7]。

(2)機械壓縮蒸發

機械壓縮蒸發技術的原理時來回轉換物質的物態。物質從液體狀態變換為氣體狀態的過程是吸熱的過程，而當氣體狀態物質變換為液體狀態時是放熱的狀態。該技術在處理工業廢水時，蒸發吸收的熱能由同時進行的蒸汽冷凝釋放的熱能提供。這種工作模式已經應用在國外的煤化工廢水處理的項目上。在國內也有許多應用成功的項目。該項技術工作是需要消耗的能源是電，因此在水資源匱乏的地域應用十分廣泛。

(3)多效蒸發

多效蒸發技術的原理是吧蒸發器相連接，蒸發器的數目必須大于3。第一個蒸發器的作用是對進入的蒸汽進行加熱，后面的蒸發器都是將前一個蒸發器內的蒸汽當做加熱蒸汽。蒸發器的數目越多，蒸汽熱能的利用率就越大。如果蒸發的總量得不到降低，過多的安裝蒸發器就會加大投入資金的壓力。伊犁新天煤制氣項目處理工業廢水的技術就是多效蒸發技術，該技術將濃鹽水再次進行處理，最終達到煤化工廢水零排放的標準。

2 結晶鹽的處置探討

結晶雜鹽的成分復雜，其成分中包含許多有機物，在和水相遇時可以快速的溶解，沒有較好的穩定性，所以固化結晶雜鹽并不是簡單的事情。一般情況下會發生二次污染的情況，所以我國明確規定在煤化工項目上使用蒸發結晶技術時，一定要雜鹽的流向，避免造成環境的污染。

我國現有的煤化工項目，在廢水處理時會產生大量的雜鹽，日均的產量大概在一百噸左右。所以大多數當地的危廢集中處置中心都很難完成處理。另一方面原因就是危廢集中處置中心能夠處理完成，但是煤化工公司也很難承擔運輸和處置的費用。因為處理每噸的成本在3000～4000元之間。

通過研究得出結晶鹽的處理難度很高，費用也很貴。但為了實現廢水零排放的目標，我們以后研究的方向要定在結晶鹽的穩定性和無害化以及資源化方面。現階段一些公司準備嘗試分鹽技術，從廢水中得到氯化鈉等一系列的產品，來實現廢水的綜合利用。但是在實驗后發現煤化工的濃鹽水還有的雜質較多，例如油類和有機物等。導致分離后得到的物質在質量和純度上都不能達到國家規定工業級的標準。如果任然繼續銷售就會形成二次污染，這也是煤化工在發展時要考慮的重要環節。

在陽煤太華新材料項目里使用分質結晶的技術，煤化工濃鹽水分鹽結晶技術采用了“催化氧化(AOP)+降膜式蒸發(MVR)+超濾(UF)/納濾(NF)+雙效強制循環蒸發結晶”組合工藝。

(1)超濾、納濾工藝系統

(2)AOP臭氧催化氧化工藝流程

納濾濃水COD很高，如帶到后系統，分鹽的色度難以保證，把納濾濃水送入臭氧催化氧化去除COD，此部分工藝分3個主要工藝段，即臭氧預氧化工藝段、一級臭氧催化氧化工藝段及二級臭氧催化氧化工藝段。

(3)氯化鈉蒸發結晶系統

納濾產水得到的納濾濾液主要為氯化鈉溶液，其TDS為36000 mg/L，送到MVR蒸發器中濃縮后，TDS達到215000 mg/L。將MVR蒸發后得到的氯化鈉濃水進行雙效強制循環蒸發結晶后，經離心分離得到氯化鈉結晶，再經干燥后(純度≥98.5%)包裝作為產品出售。

3 結 語

我國目前在煤化工廢水處理上，創新的處理技術應該在各個項目推廣。比如正滲透技術、膜濃縮技術等。它們都可以實現煤化工廢水最大程度的回收，減輕流程后期的處理壓力和減少資金的投入風險，低成本的完成工作。

對于其中處理最難的結晶雜鹽，我國現在通常使用的辦法仍然是以填埋為主，但是該種辦法存在很多弊端，比如需要過大的空地面積、處理成本遠高于其他技術成本等。所以結晶分鹽和綜合利用一定是煤化工污水研究的重點方向。目前為達到國家規定的結晶鹽產品的標準，我們可以使用的技術是預處理，減少廢水中的過多的有機物，好讓其實現綜合利用的目的。

根據以上的研究，我國煤化工廢水的治理工作應該創新現在的技術，來改變產品的結構，實現在源頭上減少廢水的排量。通過預處理技術，最大限度的去除廢水中過多的有機物和含鹽量。在通過膜濃縮等技術手段，提高煤化工廢水的回收率，減小流程后期處置的壓力。最后讓廢水的排放達到國家規定的標準，實現煤化工廢水的綜合利用，達到零排放的目標，更好的保護生態環境和促進經濟的發展。